南京郵電大學王玉貴獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120358506B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510849373.4,技術領域涉及:H04W16/18;該發明授權無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法是由王玉貴;李鵬;朱楓;王汝傳;徐鶴;韓科技設計研發完成,并于2025-06-24向國家知識產權局提交的專利申請。
本無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法在說明書摘要公布了:本申請屬于物聯網技術與強化學習領域,公開了一種無線可充電傳感器網絡下數據采集的信息年齡的優化方法,首先采用帶權K?Medoids聚類算法,依據傳感器節點的地理位置、電量狀態和數據優先級,確定無人機的懸停點和節點的初始簇劃分,然后使用深度強化學習中的雙重深度Q網絡(DDQN)算法進行無人機路徑規劃和動態調整懸停策略,以簇內平均信息年齡(AoI)和整體網絡平均AoI最小化為優化目標,并通過DDQN算法的反饋機制動態調整聚類算法中的節點權重,從而實現AoI的持續優化。本申請有效降低數據采集延遲,提高信息采集實時性和網絡整體性能,具有高效靈活、適應性強和可擴展性強的優點。
本發明授權無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法在權利要求書中公布了:1.一種無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法,其特征在于:所述無線可充電傳感器網絡下數據采集信息年齡的優化方法具體包括如下步驟: 步驟1、構建網絡架構:網絡架構為無人機無線充電網絡,包括多個傳感器節點和一個數據中心,無人機從數據中心出發,執行數據采集與無線充電任務,并在任務結束后返回數據中心; 步驟2、初始的懸停點選擇:采用帶權K-Medoids聚類算法,將無人機無線充電網絡中的傳感器節點劃分為多個簇,并以每個簇的中心點作為無人機的初始的懸停點,最終確定無人機的懸停點布局和節點劃分結果; 步驟3、以步驟2確定的無人機的懸停點的布局和節點劃分結果作為初始布局,利用雙重深度網絡強化學習算法動態優化無人機的數據采集路徑、初始的懸停點訪問順序以及懸停時間,實現無人機對各簇節點的數據采集與充電任務; 步驟4、在每次充電任務執行后,根據雙重深度網絡強化學習算法的反饋結果動態調整帶權K-Medoids聚類算法中節點的權重,使帶權K-Medoids聚類算法中傳感器節點的權重與傳感器節點當前的信息年齡成正比,實現簇內平均信息年齡和無人機無線充電網絡整體平均信息年齡的動態優化; 步驟5、重復執行步驟3和步驟4,持續進行無人機數據采集與充電任務,直至無人機無線充電網絡的平均信息年齡達到穩定的優化狀態或達到預設的最大優化迭代次數,其中,所述步驟2采用帶權K-Medoids聚類算法確定無人機的初始的懸停點布局和節點劃分結果具體包括如下步驟: 步驟2.1、初始化網絡參數:設定無人機的覆蓋半徑為,無人機無線充電網絡中共有個傳感器節點,每個所述傳感器節點包括初始地理位置、電量狀態和數據采集優先級,個傳感器節點劃分為個簇,每個簇內包含一組傳感器節點,第個簇中的傳感器節點表示為:,,簇的中心點為初始的懸停點HP,記為:; 步驟2.2、計算初始權重:根據傳感器節點的初始地理位置、電量狀態和數據采集優先級的信息計算傳感器節點的權重: , 其中,為數據采集優先級,為傳感器節點初始化的電量狀態,和為權重調整系數,為第個傳感器節點; 步驟2.3、根據傳感器節點的權重,使用帶權K-Medoids算法進行初始節點聚類劃分,最小化加權聚類損失函數: , 其中:為傳感器節點和懸停點的歐幾里得距離,為當前第k個簇中所有被分配到初始的懸停點Hk的節點集合; 步驟2.4、初始的懸停點HP位置確定:通過帶權K-Medoids算法確定每個簇的中心點作為無人機的初始的懸停點HP; 步驟2.5、覆蓋范圍與重疊判斷:以給定無人機的覆蓋半徑R設定每個初始的懸停點HP的覆蓋范圍,并識別出各初始的懸停點HP之間的重疊區域,對于重疊覆蓋的傳感器節點,無人機無線充電網絡根據重疊覆蓋的傳感器節點的節點屬性計算歸屬評分,采用如下歸屬判定函數進行分配: , 其中,表示傳感器節點歸屬初始的懸停點的評分,為當前第k個簇中所有被分配到初始的懸停點的節點集合,為調節因子,表示傳感器節點的當前剩余電量,表示傳感器節點的數據采集優先級,表示節點集合中所有節點的電量總和,表示節點集合中所有節點的數據采集優先級總和,將每個重疊節點分配給評分最高的初始的懸停點HP,確保每個傳感器節點僅歸屬于一個初始的懸停點HP,防止多重調度或任務沖突; 步驟2.6、輸出懸停點方案:最終確定無人機的懸停點布局和節點劃分結果。
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